HZS型砼攪拌站系統(tǒng)研究與粉料計(jì)量的提升

王麗萍

摘 要：加快混凝土攪拌站升級(jí)，提升混凝土質(zhì)量，對(duì)于國內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)有著重要的意義。文章簡要介紹了HZS型混凝土攪拌站的優(yōu)勢、結(jié)構(gòu)與原理以及主要生產(chǎn)系統(tǒng)。文章針對(duì)HZS型混凝土攪拌站存在的問題，提出提升粉料計(jì)量的技術(shù)與措施，不斷提高混凝土攪拌效率和混凝土質(zhì)量，提升攪拌站的穩(wěn)定性。對(duì)于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和節(jié)能減排，淘汰落后產(chǎn)能有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：HZS型砼攪拌站；雙臥軸攪拌主機(jī)；粉料計(jì)量；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）08-0143-03

近年來，隨著國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷擴(kuò)大，混凝土的需求也越來越大，而且要求越來越高。在此背景下，混凝土攪拌技術(shù)得到了很快的發(fā)展，特別是HZS系列砼攪拌站的建設(shè)與推廣，大大提高了砼的生產(chǎn)能力和質(zhì)量。HZS系列砼攪拌站由物料供給、計(jì)量、攪拌及電氣控制系統(tǒng)組成。采用先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了分單元運(yùn)輸，安裝時(shí)將各單元組合，縮短了建設(shè)周期；采用人機(jī)一體化設(shè)計(jì)，具有配比儲(chǔ)存、落差自動(dòng)補(bǔ)償、砂含水率補(bǔ)償、可實(shí)現(xiàn)攪拌過程的手動(dòng)、全自動(dòng)控制，并配有打印系統(tǒng)，可進(jìn)行全過程顯示和監(jiān)控，并配有生產(chǎn)管理和物料消耗統(tǒng)計(jì)等功能。能生產(chǎn)不同型號(hào)的砼滿足不同的用戶需求，不僅提高了砼的生產(chǎn)效率，而且可靠性高、能耗低等。

1 HZS型砼攪拌站的結(jié)構(gòu)與原理

砼攪拌站設(shè)有主樓，一般為鋼結(jié)構(gòu)，主樓下部為雙臥軸攪拌主機(jī)。骨料秤、水泥秤、水秤及外加劑等的計(jì)量設(shè)備全部在主樓內(nèi)。主樓外部布置有筒倉，大小和數(shù)量由混凝土攪拌站的大小而定。骨料配料和上料系統(tǒng)由配料機(jī)、斜皮帶機(jī)共同組成。此外，還設(shè)置有獨(dú)立的控制室，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制與管理。其原理為：骨料采用裝載機(jī)上料，進(jìn)入配料機(jī)，配料機(jī)可儲(chǔ)存四種骨料，骨料配好后通過皮帶機(jī)輸送到骨料倉中。根據(jù)不同的需要，粉料倉可設(shè)置為2個(gè)水泥倉，2個(gè)摻和料倉，水泥和摻和料經(jīng)螺旋機(jī)送入計(jì)量斗中。水和外加劑由泵輸送到計(jì)量斗。通過控制室下達(dá)指令，將計(jì)量好的各種材料依次送入攪拌機(jī)中，經(jīng)一定時(shí)間攪拌后，就可生產(chǎn)出合格的混凝土。同時(shí)，通過除塵系統(tǒng)將收集到的粉塵加入攪拌機(jī)中，避免了粉塵過大影響生產(chǎn)。通過打印機(jī)和監(jiān)視器還可對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制與管理，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)。其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

2 HZS型砼攪拌站主要生產(chǎn)系統(tǒng)

2.1 骨料輸送、儲(chǔ)存及稱量系統(tǒng)

主要包括配料機(jī)、斜皮帶機(jī)和中間倉，在生產(chǎn)之前，先將砂石儲(chǔ)存于配料機(jī)儲(chǔ)料倉中，在生產(chǎn)時(shí)，通過控制系統(tǒng)開啟氣缸，儲(chǔ)料倉中的砂石就會(huì)先后從儲(chǔ)料倉底部進(jìn)入骨料稱斗中，并進(jìn)行稱量，再通過水平皮帶機(jī)和斜皮帶機(jī)輸送至骨料暫存?zhèn)}。當(dāng)攪拌機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，再通過控制系統(tǒng)打開氣缸，將暫存?zhèn)}內(nèi)的砂石送入主機(jī)中進(jìn)行攪拌。

2.2 粉料計(jì)量系統(tǒng)

粉料計(jì)量供給系統(tǒng)包括筒倉、螺旋輸送機(jī)、骨料儲(chǔ)料斗、水泥計(jì)量斗、粉煤灰計(jì)量斗、水計(jì)量斗、液體外加劑計(jì)量斗和支架組成。

2.2.1 筒 倉

筒倉為圓柱形鋼結(jié)構(gòu)，出口安裝在底錐部，出料口上裝有翻板式卸料門，控制粉料從倉體卸出。頂部裝有電動(dòng)除塵器，當(dāng)除塵器上集塵較多時(shí)，在控制臺(tái)上操縱振動(dòng)電機(jī)，將集塵抖落。料倉上下部各裝有一只料位計(jì)，該料位計(jì)與控制臺(tái)相連，通過電信號(hào)可及時(shí)、正確地了解料倉儲(chǔ)料情況。

為防止粉料起拱，在料倉錐部裝有吹氣破拱裝置，利用電磁閥控制壓縮空氣的釋放進(jìn)行粉料破拱，電磁閥由微機(jī)根據(jù)粉料供給時(shí)間控制，即粉料在供料30 s后仍達(dá)不到規(guī)定量后自動(dòng)破拱，也可手動(dòng)控制破拱。

料倉內(nèi)的料是由水泥車直接將粉料送往倉內(nèi)的，倉內(nèi)有一根直通倉頂?shù)墓苈酚糜谳斔头哿稀?/p>

2.2.2 螺旋輸送機(jī)

在粉料稱及粉料倉之間配有螺旋輸送機(jī)，水泥或粉煤灰螺旋輸送機(jī)安裝需要有一定的傾角，傾角和輸送量與混凝土攪拌站的規(guī)模有關(guān)。

螺旋輸送機(jī)是由電機(jī)經(jīng)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋軸將粉料從倉體中送往粉料稱中。螺旋輸送機(jī)分三節(jié)組裝，每兩節(jié)中間設(shè)有中間支承，螺旋葉片為變螺距葉片，以便于輸送。螺旋輸送機(jī)進(jìn)料端通過球鉸法蘭連接到粉料倉出料口法蘭上。螺旋輸送機(jī)另一端用鋼絲繩吊掛在粉料倉上，每一節(jié)上均有檢測孔和維修孔。為了保證螺旋輸送機(jī)正常工作，粉料不得有結(jié)塊或異物，并應(yīng)適當(dāng)調(diào)整粉料卸料門，使粉料落量與螺旋輸送機(jī)輸送量相適應(yīng)。當(dāng)粉料長時(shí)間不用時(shí)，應(yīng)將螺旋輸送機(jī)內(nèi)料放凈，以免粉料受潮結(jié)塊，造成阻塞。

2.2.3 骨料暫存?zhèn)}

骨料暫存?zhèn)}用于儲(chǔ)存一罐計(jì)量好的骨料，它由倉體和卸料門組成。暫存?zhèn)}由成型板配焊而成，固定于機(jī)架上；卸料門為懸臂單氣缸卸料門，由單氣缸控制卸料門啟閉，卸料門上安裝有一個(gè)關(guān)門限位，當(dāng)一罐料卸完，卸料門關(guān)閉后，給微機(jī)一個(gè)信號(hào)，以運(yùn)送下一罐計(jì)量好的料，卸料門底部通過橡膠套與主機(jī)蓋連接，以達(dá)到防塵目的。

2.2.4 水泥、粉煤灰計(jì)量斗

水泥計(jì)量斗由斗體和卸料門組成，由三只傳感器吊掛于機(jī)架上。斗體由成型好的板材配焊而成，卸料門采用WAM單法蘭蝴蝶閥，密封性能好，蝶閥由氣缸控制啟閉。水泥料由螺旋輸送機(jī)送入，螺旋輸送機(jī)與料斗之間用防水帆布連接，計(jì)量斗出口與攪拌機(jī)罩蓋之間用橡膠套連接。計(jì)量斗上端設(shè)有除塵口通過骨料儲(chǔ)料斗與除塵系統(tǒng)相通，達(dá)到除塵效果，所有帆布（橡膠）套與除塵管不應(yīng)繃得過緊，以便保證水泥計(jì)量精度。運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，應(yīng)將傳感器卸下，用吊環(huán)代替，以防止運(yùn)輸時(shí)對(duì)傳感器造成破壞。水泥計(jì)量斗上裝有振動(dòng)電機(jī)，當(dāng)計(jì)量斗卸料不凈時(shí)，振動(dòng)電機(jī)自動(dòng)動(dòng)作幫助將料卸凈。粉煤灰計(jì)量斗與水泥計(jì)量斗結(jié)構(gòu)型式及工作原理相同。

2.2.5 水計(jì)量斗

水計(jì)量斗由斗體、蝴蝶閥等組成，由三只傳感器吊掛于機(jī)架上。斗體是由板材和型鋼組焊而成，蝴蝶閥由氣缸、閥體和電磁閥等組成。稱量好的水經(jīng)卸水蝶閥及加壓泵打入攪拌機(jī)內(nèi)。運(yùn)輸狀態(tài)將傳感器拆下，水計(jì)量斗由吊桿吊掛，固定于機(jī)架上。

2.2.6 外加劑計(jì)量斗

外加劑計(jì)量斗是由板材組焊而成的鋼圓筒，出口設(shè)有蝶閥，整個(gè)計(jì)量斗通過傳感器吊掛于水計(jì)量斗機(jī)架上方的外加劑稱量機(jī)架上。外加劑的出口處配有出料漏斗，可以防止外加劑外濺影響稱量精度。

2.2.7 支 架

支架都是由型材拼焊而成。工作狀態(tài)，機(jī)架用螺栓固定于主樓機(jī)架上，上邊安裝有骨料儲(chǔ)料斗、水泥、粉煤灰、水及液體外加劑計(jì)量斗。運(yùn)輸狀態(tài)，因各計(jì)量斗、儲(chǔ)料斗底部伸出機(jī)架下平面，運(yùn)輸時(shí)需拆下支架發(fā)貨。

2.2.8 除塵系統(tǒng)

一般來說除塵機(jī)由馬達(dá)、風(fēng)扇系統(tǒng)、噴氣系統(tǒng)、缸體、底座、塵袋及密封膠條等組成，它分別與攪拌機(jī)罩蓋除塵口及骨料儲(chǔ)料斗罩蓋相連，達(dá)到除塵目的。選用除塵機(jī)應(yīng)注重低耗電量、低維修率、長使用壽命，快速除塵及單位面積除塵能力。

2.3 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)和強(qiáng)電控制系統(tǒng)組成。包括兩種控制方式：①手動(dòng)控制方式，主要通過工作人員通過手動(dòng)控制各種按鈕完成混凝土的生產(chǎn)；②自動(dòng)控制方式，主要通過計(jì)算機(jī)設(shè)置一定參數(shù)來實(shí)現(xiàn)混凝土的生產(chǎn)與管理，可根據(jù)需要對(duì)2種控制方式進(jìn)行自由切換。

監(jiān)控系統(tǒng)由彩色攝像機(jī)、自動(dòng)光圈鏡頭、彩色四畫面分配器和彩色顯示器等組成。管理人員可通過監(jiān)視器可清晰的觀察到配料狀況、攪拌狀況以及混凝土的卸料狀況，便于生產(chǎn)調(diào)度，一旦出現(xiàn)狀況可及時(shí)行進(jìn)處理，提高了生產(chǎn)效率。

微機(jī)控制系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī)自控技術(shù)，具有信號(hào)監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和人機(jī)對(duì)話的功能。目前，該項(xiàng)技術(shù)不僅應(yīng)用于混凝土攪拌站，在其他領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用。采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，極大地提高了商品混凝土攪拌站的生產(chǎn)效率，規(guī)范了混凝土的生產(chǎn)與管理。工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)由電腦硬件、控制專業(yè)軟件及外部打印機(jī)組成，具有配比儲(chǔ)存、落差自動(dòng)補(bǔ)償、砂石含水率補(bǔ)償?shù)裙δ?，能?zhǔn)確、方便地輸入、調(diào)出和修改各物料的設(shè)定值及配方號(hào)；可對(duì)整個(gè)生產(chǎn)操作做出提示，使得整個(gè)生產(chǎn)和管理輕松自如，并可以將有關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存或隨時(shí)以各種報(bào)表形式打印出來。同時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)處理器有很好的抗干擾能力。

強(qiáng)電控制系統(tǒng)由電氣柜和操作臺(tái)組成。具有完善的自鎖、互鎖功能，以保證系統(tǒng)準(zhǔn)確、可靠地運(yùn)行，并具有常見故障檢測及報(bào)警功能。

2.4 攪拌及卸料系統(tǒng)

攪拌系統(tǒng)由主機(jī)與主機(jī)蓋組成，主機(jī)采用雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，固定于主機(jī)架上。攪拌主機(jī)蓋上設(shè)有骨料進(jìn)料口，水泥、粉煤灰、水及液體外加劑進(jìn)料管和除塵口等，各進(jìn)料口與各儲(chǔ)料斗、計(jì)量斗連接。此外，還有檢修門并裝有觸點(diǎn)式安全開關(guān)，打開檢修門攪拌機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，便于維修。

卸料系統(tǒng)有卸料門、液壓油缸、液壓油泵、限位接近開關(guān)組成，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，一般設(shè)置全開、全關(guān)、半開三種狀態(tài)。液壓油缸采用直行程油缸，用液壓油泵提供的液壓油經(jīng)耐壓油管來推動(dòng)卸料門角行程。

3 粉料計(jì)量的提升

3.1 粉料計(jì)量的原理與存在的問題

在HZS型混凝土攪拌站生產(chǎn)過程中，粉料計(jì)量精度是混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素，目前HZS型攪拌站粉料計(jì)量過程：粉料儲(chǔ)存在粉料倉內(nèi)，通過螺旋機(jī)將粉料輸送到粉料計(jì)量斗內(nèi)，稱量斗下部的傳感器將重量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送到稱量控制儀進(jìn)行稱量控制。

粉料稱量控制原理：在攪拌站開始生產(chǎn)前，需要在稱量控制儀上輸入混凝土配合比（混凝土各種物料設(shè)定值），設(shè)定落差值（也可由系統(tǒng)自動(dòng)生成），落差修正范圍（依據(jù)計(jì)量精度設(shè)定）。每一盤計(jì)量過程中，稱量控制儀發(fā)出螺旋機(jī)開機(jī)指令，螺旋機(jī)向粉料斗輸送粉料，當(dāng)粉料斗粉料重量達(dá)到定值（定值等于粉料設(shè)定值-設(shè)定落差值）時(shí)，稱量控制儀發(fā)出螺旋機(jī)停機(jī)指令，螺旋機(jī)斷電，由于螺旋機(jī)慣性作用，螺旋機(jī)會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定的角度，輸出部分粉料，加上螺旋機(jī)斷電時(shí)出口至稱量斗粉料表面之間正在下落的粉料，形成實(shí)際落差值，實(shí)際落差值加上定值為粉料的實(shí)際重量。當(dāng)一盤粉料計(jì)量結(jié)束后，稱量控制儀對(duì)實(shí)際落差值與設(shè)定落差值進(jìn)行比較，誤差在落差修正范圍內(nèi)時(shí)，下盤粉料計(jì)量原設(shè)定落差值計(jì)量，誤差超出落差修正范圍時(shí)，稱量控制儀自動(dòng)修正設(shè)定落差值，下盤粉料計(jì)量按修正后的落差值計(jì)量。

螺旋機(jī)斷電后由于慣性作用繼續(xù)旋轉(zhuǎn)角度的大小受電壓的波動(dòng)、粉料的粘度、螺旋機(jī)潤滑狀態(tài)、磨損情況的影響，由于電壓的波動(dòng)、粉料的粘度、螺旋機(jī)潤滑狀態(tài)、磨損情況隨機(jī)性因素較多，使得螺旋機(jī)慣性輸出部分粉料無法控制，從而造成實(shí)際落差值變化較大，稱量控制儀頻繁修正設(shè)定落差值，結(jié)果為多盤混凝土配合比各物料重量總量不超標(biāo)，單盤混凝土配合比各物料重量超標(biāo)，嚴(yán)重的影響到混凝土質(zhì)量。

3.2 粉料計(jì)量裝置的提升與改進(jìn)

由落差導(dǎo)致的粉料計(jì)量誤差在生產(chǎn)中是不可避免的，通過修正對(duì)混凝土質(zhì)量的影響較小。而螺旋機(jī)產(chǎn)生的慣性導(dǎo)致的計(jì)量誤差相對(duì)要大很多，對(duì)混凝土的質(zhì)量影響也比較大，在實(shí)際生產(chǎn)中，可通過改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備來降低慣性對(duì)粉料計(jì)量精度的影響。

為了HZS型混凝土攪拌站粉料計(jì)量精度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，保證HZS型攪拌站生產(chǎn)出合格的混凝土，中鐵六局太原鐵路建設(shè)有限公司發(fā)明了一種新型混凝土攪拌站粉料計(jì)量裝置（專利號(hào)：ZL 2014 2 0551313.7），本實(shí)用新型涉及提高HZS型混凝土攪拌站粉料計(jì)量精度的裝置，特別是凝土攪拌站粉料動(dòng)態(tài)計(jì)量精度，確?；炷翑嚢枵痉哿蟿?dòng)態(tài)計(jì)量精度控制在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。該項(xiàng)技術(shù)成功地解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是：在螺旋機(jī)出口處加裝與螺旋機(jī)出口直徑適配的氣動(dòng)蝶閥，包括蝶閥下連接件、控制電路及氣路。

本實(shí)用新型適用于HZS型混凝土攪拌站粉料計(jì)量，采用新型計(jì)量裝置后，有效的消除了螺旋機(jī)對(duì)實(shí)際落差值的影響，實(shí)際落差值只受螺旋機(jī)出口至稱量斗粉料表面之間高程及粉料比重變化的影響，而螺旋機(jī)出口至稱量斗粉料表面之間高程是固定的，粉料比重變化很小，因而實(shí)際落差值變化很小，保證實(shí)際落差值與設(shè)定落差值的誤差在落差修正范圍內(nèi)。如圖2、圖3和圖4所示。

具體實(shí)施方式為：

①在螺旋機(jī)出口處焊接與蝶閥適配的法蘭。

②將蝶閥與螺旋機(jī)出口處法蘭連接。

③將下連接件與蝶閥連接。

④將稱量斗與下連接件用蛇形管連接。

⑤從控制螺旋機(jī)接觸器的繼電器上連接控制蝶閥上的電磁閥控制信號(hào)線。

⑥從稱量斗下方蝶閥氣路上安裝氣路三通，連接螺旋機(jī)下方蝶閥氣路接頭。

⑦計(jì)算螺旋機(jī)出口至稱量斗粉料表面之間粉料重量作為落差設(shè)定值輸入稱量控制儀。

⑧按粉料誤差要求計(jì)算落差修正范圍（取值大小要適中），輸入稱量控制儀。

⑨開機(jī)試生產(chǎn)，經(jīng)過幾盤生產(chǎn)，稱量控制儀將設(shè)定落差值自動(dòng)調(diào)整到與實(shí)際落差值相適應(yīng)的值。

4 結(jié) 語

目前，國內(nèi)混凝土攪拌站生產(chǎn)企業(yè)眾多，產(chǎn)品已形成系列化，但技術(shù)水平參差不齊，只有部分產(chǎn)品接近國際先進(jìn)水平，有些技術(shù)已經(jīng)超過進(jìn)口混凝土攪拌站的水平，其中部分產(chǎn)品具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)能力高、稱量精度高、投資少、攪拌質(zhì)量好，能實(shí)現(xiàn)多倉號(hào)、多配合比、不間斷地連續(xù)生產(chǎn)以及主機(jī)及其主要元器件的國產(chǎn)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，但國內(nèi)的混凝土攪拌站還存在著整體技術(shù)含量不高、普及率不高、地區(qū)差異較大、智能化程度不高和環(huán)保性能不高等缺點(diǎn)。因此，加大HZS型砼攪拌站的應(yīng)用與推廣，不斷提升攪拌系統(tǒng)的性能，提升粉料計(jì)量的精度。同時(shí)，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，消化吸收，努力創(chuàng)新，不斷提高攪拌站質(zhì)量和穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本，對(duì)于促進(jìn)國家基礎(chǔ)建設(shè)的意義重大。

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